সান্দ্রতা সহগ একটি কার্যকরী তরল বা গ্যাসের একটি মূল পরামিতি। দৈহিক পরিভাষায়, সান্দ্রতাকে তরল (বায়বীয়) মাধ্যমের ভর তৈরি করে এমন কণার নড়াচড়ার কারণে সৃষ্ট অভ্যন্তরীণ ঘর্ষণ হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে, বা, আরও সহজভাবে, চলাচলের প্রতিরোধ।
সান্দ্রতা কি
সান্দ্রতা নির্ধারণের জন্য সবচেয়ে সহজ পরীক্ষামূলক পরীক্ষা: একই সময়ে একটি মসৃণ বাঁকানো পৃষ্ঠের উপর একই পরিমাণ জল এবং তেল ঢেলে দেওয়া হয়। তেলের চেয়ে জল দ্রুত নিষ্কাশন হয়। তিনি আরো তরল. একটি চলমান তেল তার অণুগুলির মধ্যে উচ্চ ঘর্ষণ (অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ - সান্দ্রতা) দ্বারা দ্রুত নিষ্কাশন হতে বাধা দেয়। সুতরাং, একটি তরলের সান্দ্রতা তার তরলতার বিপরীতভাবে সমানুপাতিক।
সান্দ্রতা অনুপাত: সূত্র
একটি সরলীকৃত আকারে, পাইপলাইনে একটি সান্দ্র তরল চলাচলের প্রক্রিয়াটিকে একই পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল S সহ সমতল সমান্তরাল স্তর A এবং B আকারে বিবেচনা করা যেতে পারে, যার মধ্যে দূরত্ব হল h.
এই দুটি স্তর (A এবং B) বিভিন্ন গতিতে চলে (V এবং V+ΔV)। স্তর A, যার সর্বোচ্চ গতি (V+ΔV), স্তর B জড়িত, যা নিম্ন গতিতে চলে (V)। একই সময়ে, স্তর B স্তর A-এর গতি কমিয়ে দেয়। সান্দ্রতা সহগের শারীরিক অর্থ হল যে অণুগুলির ঘর্ষণ, যা প্রবাহ স্তরগুলির প্রতিরোধ, একটি বল গঠন করে যা আইজ্যাক নিউটন দ্বারা বর্ণিত হয়েছে। নিম্নলিখিত সূত্র:
F=µ × S × (ΔV/h)
এখানে:
- ΔV হল তরল প্রবাহ স্তরের বেগের পার্থক্য;
- h – তরল প্রবাহের স্তরগুলির মধ্যে দূরত্ব;
- S – তরল প্রবাহ স্তরের পৃষ্ঠ এলাকা;
- Μ (mu) - তরলের সম্পত্তির উপর নির্ভর করে একটি সহগ, যাকে পরম গতিশীল সান্দ্রতা বলা হয়।
SI ইউনিটে, সূত্রটি এরকম দেখায়:
µ=(F × h) / (S × ΔV)=[Pa × s] (পাসকেল × সেকেন্ড)
এখানে F হল কর্মক্ষম তরলের একক আয়তনের মাধ্যাকর্ষণ বল (ওজন)।
সান্দ্রতা মান
অধিকাংশ ক্ষেত্রে, গতিশীল সান্দ্রতা সহগ ইউনিটের CGS সিস্টেম (সেন্টিমিটার, গ্রাম, সেকেন্ড) অনুসারে সেন্টিপয়েজ (cP) এ পরিমাপ করা হয়। বাস্তবে, সান্দ্রতা একটি তরলের ভরের সাথে তার আয়তনের অনুপাতের সাথে সম্পর্কিত, অর্থাৎ, তরলের ঘনত্বের সাথে:
ρ=m/V
এখানে:
- ρ – তরল ঘনত্ব;
- m – তরলের ভর;
- V হল তরলের আয়তন।
ডাইনামিক সান্দ্রতা (Μ) এবং ঘনত্বের (ρ) মধ্যে সম্পর্ককে বলা হয় কাইনেমেটিক সান্দ্রতা ν (ν – গ্রীক ভাষায় –নগ্ন):
ν=Μ / ρ=[m2/s]
যাইহোক, সান্দ্রতা সহগ নির্ধারণের পদ্ধতিগুলি আলাদা। উদাহরণস্বরূপ, কাইনেম্যাটিক সান্দ্রতা এখনও সেন্টিস্টোক (সিএসটি) এবং ভগ্নাংশ একক - স্টোকস (স্ট):
সিজিএস সিস্টেম অনুসারে পরিমাপ করা হয়
- 1ম=10-4 m2/s=1 সেমি2/s;
- 1sSt=10-6 m2/s=1 মিমি2/s.
জলের সান্দ্রতা নির্ণয়
একটি ক্যালিব্রেটেড কৈশিক নল দিয়ে তরল প্রবাহিত হতে যে সময় লাগে তা পরিমাপ করে পানির সান্দ্রতা নির্ধারণ করা হয়। এই ডিভাইসটি পরিচিত সান্দ্রতার একটি প্রমিত তরল দিয়ে ক্রমাঙ্কিত করা হয়। কাইনেমেটিক সান্দ্রতা নির্ধারণ করতে, mm2/s এ পরিমাপ করা হয়, তরল প্রবাহের সময়, সেকেন্ডে পরিমাপ করা হয়, একটি ধ্রুবক দ্বারা গুণ করা হয়৷
তুলনার একক হল পাতিত জলের সান্দ্রতা, যার মান তাপমাত্রা পরিবর্তন হলেও প্রায় স্থির থাকে। সান্দ্রতা সহগ হল সেকেন্ডে সময়ের অনুপাত যা পাতিত জলের একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে একটি ক্রমাঙ্কিত ছিদ্র থেকে পরীক্ষা করা তরলটির সাথে প্রবাহিত হতে লাগে৷
ভিসকোমিটার
সান্দ্রতা পরিমাপ করা হয় ডিগ্রী ইংলার (°E), সায়বোল্ট ইউনিভার্সাল সেকেন্ড ("SUS") বা ডিগ্রী রেডউড (°RJ) ব্যবহার করা ভিসকোমিটারের প্রকারের উপর নির্ভর করে। তিন ধরনের ভিসকোমিটার শুধুমাত্র পরিমাণে ভিন্ন তরল বের হচ্ছে।
ইউরোপীয় ইউনিট ডিগ্রী ইংলার (°E) এ সান্দ্রতা পরিমাপকারী ভিসকোমিটার, গণনা করা হয়েছে200cm3 বহিঃপ্রবাহিত তরল মাধ্যম। সায়বোল্ট ইউনিভার্সাল সেকেন্ডে সান্দ্রতা পরিমাপকারী একটি ভিসকোমিটার (মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে ব্যবহৃত "SUS" বা "SSU") টেস্ট ফ্লুইডের 60 সেমি3 ধারণ করে। ইংল্যান্ডে, যেখানে রেডউড ডিগ্রি (°RJ) ব্যবহার করা হয়, ভিসকোমিটার 50 সেমি3 তরলের সান্দ্রতা পরিমাপ করে। উদাহরণস্বরূপ, যদি একটি নির্দিষ্ট তেলের 200 সেমি3 একই আয়তনের জলের তুলনায় দশগুণ ধীর গতিতে প্রবাহিত হয়, তাহলে ইঙ্গলার সান্দ্রতা 10°E।
কারণ তাপমাত্রা সান্দ্রতা সহগ পরিবর্তনের একটি মূল কারণ, পরিমাপ সাধারণত প্রথমে 20 ডিগ্রি সেলসিয়াসের একটি ধ্রুবক তাপমাত্রায় এবং তারপরে উচ্চতর মানগুলিতে নেওয়া হয়। এইভাবে উপযুক্ত তাপমাত্রা যোগ করে ফলাফল প্রকাশ করা হয়, উদাহরণস্বরূপ: 10°E/50°C বা 2.8°E/90°C। 20°C এ তরলের সান্দ্রতা উচ্চ তাপমাত্রায় এর সান্দ্রতার চেয়ে বেশি। হাইড্রোলিক তেলের নিজ নিজ তাপমাত্রায় নিম্নলিখিত সান্দ্রতা থাকে:
190 cSt 20°C=45.4 cSt 50°C=11.3 cSt এ 100°C.
অনুবাদ মান
সান্দ্রতা সহগ নির্ধারণ বিভিন্ন সিস্টেমে ঘটে (আমেরিকান, ইংরেজি, GHS), এবং তাই প্রায়শই এক মাত্রিক সিস্টেম থেকে অন্য ডাটাতে স্থানান্তর করা প্রয়োজন। ডিগ্রী ইংলারে প্রকাশিত তরল সান্দ্রতা মানকে সেন্টিস্টোকে (মিমি2/s) রূপান্তর করতে, নিম্নলিখিত অভিজ্ঞতামূলক সূত্রটি ব্যবহার করুন:
ν(cSt)=7.6 × °E × (1-1/°E3)
উদাহরণস্বরূপ:
- 2°E=7.6 × 2 × (1-1/23)=15.2 × (0.875)=13.3 cSt;
- 9°E=7,6 × 9 × (1-1/93)=68.4 × (0.9986)=68.3 cSt.
জলবাহী তেলের মানক সান্দ্রতা দ্রুত নির্ণয় করতে, সূত্রটিকে নিম্নরূপ সরলীকরণ করা যেতে পারে:
ν(cSt)=7.6 × °E(mm2/s)
মিমি2/s বা cSt-এ একটি গতিশীল সান্দ্রতা ν থাকলে, আপনি নিম্নলিখিত সম্পর্ক ব্যবহার করে এটিকে একটি গতিশীল সান্দ্রতা সহগ Μ এ রূপান্তর করতে পারেন:
M=ν × ρ
উদাহরণ। ডিগ্রি ইংলার (°E), সেন্টিস্টোকস (cSt) এবং সেন্টিপোইস (cP) এর জন্য বিভিন্ন রূপান্তর সূত্রের সংক্ষিপ্তসার, ধরুন যে একটি জলবাহী তেল যার ঘনত্ব ρ=910 kg/m3 আছে 12° E এর একটি গতিশীল সান্দ্রতা, যা cSt এর এককে হল:
ν=7.6 × 12 × (1-1/123)=91.2 × (0.99)=90.3 মিমি2/s.
কারণ 1cSt=10-6m2/s এবং 1cP=10-3N×s/m2, তাহলে ডায়নামিক সান্দ্রতা হবে:
M=ν × ρ=90.3 × 10-6 910=0.082 N×s/m2=82 cP.
গ্যাস সান্দ্রতা ফ্যাক্টর
এটি গ্যাসের গঠন (রাসায়নিক, যান্ত্রিক), তাপমাত্রা, চাপের প্রভাব দ্বারা নির্ধারিত হয় এবং গ্যাসের গতিবিধি সম্পর্কিত গ্যাস-গতিশীল গণনায় ব্যবহৃত হয়। অনুশীলনে, গ্যাস ক্ষেত্রের উন্নয়নের নকশা করার সময় গ্যাসের সান্দ্রতা বিবেচনা করা হয়, যেখানে সহগ পরিবর্তনগুলি গ্যাস গঠনের পরিবর্তনের উপর নির্ভর করে (বিশেষত গ্যাস ঘনীভূত ক্ষেত্রগুলির জন্য গুরুত্বপূর্ণ), তাপমাত্রা এবং চাপের উপর নির্ভর করে গণনা করা হয়।
বায়ুর সান্দ্রতা গণনা করুন। প্রক্রিয়া অনুরূপ হবেউপরে আলোচিত দুটি ধারা। ধরুন দুটি গ্যাস স্ট্রিম U1 এবং U2 সমান্তরালে চলে, কিন্তু ভিন্ন গতিতে। স্তরগুলির মধ্যে অণুর পরিচলন (পারস্পরিক অনুপ্রবেশ) ঘটবে। ফলস্বরূপ, দ্রুত গতিশীল বায়ু প্রবাহের গতিবেগ হ্রাস পাবে, এবং প্রাথমিকভাবে ধীর গতিতে চলমান ত্বরান্বিত হবে৷
নিউটনের সূত্র অনুসারে বাতাসের সান্দ্রতা সহগ নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা প্রকাশ করা হয়:
F=-h × (dU/dZ) × S
এখানে:
- dU/dZ হল বেগ গ্রেডিয়েন্ট;
- S – বল প্রভাব এলাকা;
- সহগ h - গতিশীল সান্দ্রতা।
সান্দ্রতা সূচক
ভিসকোসিটি ইনডেক্স (VI) হল একটি প্যারামিটার যা সান্দ্রতা এবং তাপমাত্রার পরিবর্তনের সাথে সম্পর্কযুক্ত। একটি পারস্পরিক সম্পর্ক একটি পরিসংখ্যানগত সম্পর্ক, এই ক্ষেত্রে দুটি পরিমাণ, যেখানে তাপমাত্রার পরিবর্তন সান্দ্রতার একটি পদ্ধতিগত পরিবর্তনের সাথে থাকে। সান্দ্রতা সূচক যত বেশি হবে, দুটি মানের মধ্যে পরিবর্তন তত কম হবে, অর্থাৎ, কার্যকারী তরলটির সান্দ্রতা তাপমাত্রা পরিবর্তনের সাথে আরও স্থিতিশীল।
তেল সান্দ্রতা
আধুনিক তেলের ঘাঁটিগুলির একটি সান্দ্রতা সূচক 95-100 ইউনিটের নিচে থাকে। অতএব, মেশিন এবং সরঞ্জামের হাইড্রোলিক সিস্টেমে, যথেষ্ট স্থিতিশীল কাজের তরল ব্যবহার করা যেতে পারে, যা গুরুতর তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে সান্দ্রতার ব্যাপক পরিবর্তনকে সীমিত করে।
"অনুকূল" সান্দ্রতা সহগ তেলের পাতনের সময় প্রাপ্ত তেল বিশেষ সংযোজন (পলিমার) এর মধ্যে প্রবর্তন করে বজায় রাখা যেতে পারে। তারা জন্য তেলের সান্দ্রতা সূচক বৃদ্ধিঅনুমোদিত ব্যবধানে এই বৈশিষ্ট্যের পরিবর্তন সীমিত করার অ্যাকাউন্ট। অনুশীলনে, প্রয়োজনীয় পরিমাণে সংযোজন প্রবর্তনের সাথে, বেস তেলের কম সান্দ্রতা সূচক 100-105 ইউনিটে বাড়ানো যেতে পারে। যাইহোক, এইভাবে প্রাপ্ত মিশ্রণটি উচ্চ চাপ এবং তাপ লোডে এর বৈশিষ্ট্যগুলিকে খারাপ করে, যার ফলে সংযোজনটির কার্যকারিতা হ্রাস পায়।
শক্তিশালী হাইড্রোলিক সিস্টেমের পাওয়ার সার্কিটে, 100 ইউনিটের সান্দ্রতা সূচক সহ কার্যকরী তরল ব্যবহার করা উচিত। অ্যাডিটিভের সাথে কাজ করার তরলগুলি যা সান্দ্রতা সূচক বাড়ায় হাইড্রোলিক কন্ট্রোল সার্কিট এবং নিম্ন / মাঝারি চাপের পরিসরে, সীমিত তাপমাত্রা পরিসরে, ছোট ফুটো সহ এবং ব্যাচ অপারেশনে অপারেটিং সিস্টেমগুলিতে ব্যবহৃত হয়। ক্রমবর্ধমান চাপের সাথে, সান্দ্রতাও বৃদ্ধি পায়, তবে এই প্রক্রিয়াটি 30.0 MPa (300 বার) এর উপরে চাপে ঘটে। অনুশীলনে, এই ফ্যাক্টরটি প্রায়ই উপেক্ষিত হয়৷
পরিমাপ এবং সূচীকরণ
আন্তর্জাতিক ISO মান অনুসারে, জলের সান্দ্রতা সহগ (এবং অন্যান্য তরল মিডিয়া) সেন্টিস্টোকে প্রকাশ করা হয়: cSt (mm2/s)। প্রক্রিয়া তেলের সান্দ্রতা পরিমাপ 0°C, 40°C এবং 100°C তাপমাত্রায় করা উচিত। যে কোনও ক্ষেত্রে, তেলের গ্রেড কোডে, সান্দ্রতা অবশ্যই 40 ডিগ্রি সেলসিয়াসের তাপমাত্রায় একটি চিত্র দ্বারা নির্দেশিত হতে হবে। GOST-এ, সান্দ্রতার মান 50°C এ দেওয়া হয়। ইঞ্জিনিয়ারিং হাইড্রলিক্সে সর্বাধিক ব্যবহৃত গ্রেডগুলি ISO VG 22 থেকে ISO VG 68 পর্যন্ত।
হাইড্রোলিক তেল VG 22, VG 32, VG 46, VG 68, VG 100 40°C তাপমাত্রার সান্দ্রতা মান তাদের চিহ্নিতকরণের সাথে সম্পর্কিত: 22, 32, 46, 68 এবং 100 cSt। সর্বোত্তমহাইড্রোলিক সিস্টেমে কার্যকরী তরলের গতির সান্দ্রতা 16 থেকে 36 cSt পর্যন্ত।
আমেরিকান সোসাইটি অফ অটোমোটিভ ইঞ্জিনিয়ার্স (SAE) নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় সান্দ্রতা রেঞ্জ স্থাপন করেছে এবং তাদের উপযুক্ত কোড বরাদ্দ করেছে। W-এর পরের সংখ্যা হল পরম গতিশীল সান্দ্রতা Μ 0°F (-17.7°C) এবং কাইনেমেটিক সান্দ্রতা ν 212°F (100°C) এ নির্ধারিত হয়েছিল। এই সূচকটি মোটরগাড়ি শিল্পে ব্যবহৃত সমস্ত-মৌসুমী তেলের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য (ট্রান্সমিশন, মোটর, ইত্যাদি)।
হাইড্রলিক্সে সান্দ্রতার প্রভাব
একটি তরলের সান্দ্রতার সহগ নির্ণয় শুধুমাত্র বৈজ্ঞানিক এবং শিক্ষাগত আগ্রহের বিষয় নয়, এটি একটি গুরুত্বপূর্ণ ব্যবহারিক মূল্যও বহন করে। হাইড্রোলিক সিস্টেমে, কাজের তরলগুলি কেবল পাম্প থেকে হাইড্রোলিক মোটরগুলিতে শক্তি স্থানান্তর করে না, তবে উপাদানগুলির সমস্ত অংশকে লুব্রিকেট করে এবং ঘর্ষণ জোড়া থেকে উৎপন্ন তাপকে সরিয়ে দেয়। কার্যকারী তরলের সান্দ্রতা যা অপারেটিং মোডের জন্য উপযুক্ত নয় তা সমস্ত হাইড্রলিক্সের কার্যকারিতাকে মারাত্মকভাবে ক্ষতিগ্রস্ত করতে পারে৷
কর্মরত তরলের উচ্চ সান্দ্রতা (খুব উচ্চ ঘনত্বের তেল) নিম্নলিখিত নেতিবাচক ঘটনার দিকে পরিচালিত করে:
- হাইড্রোলিক তরল প্রবাহের বর্ধিত প্রতিরোধের কারণে হাইড্রোলিক সিস্টেমে অত্যধিক চাপ কমে যায়।
- নিয়ন্ত্রণ গতির হ্রাস এবং অ্যাকচুয়েটরগুলির যান্ত্রিক গতিবিধি।
- পাম্পে ক্যাভিটেশনের বিকাশ।
- হাইড্রোলিক ট্যাঙ্ক তেল থেকে শূন্য বা খুব কম বায়ু নির্গত হয়।
- লক্ষ্যনীয়তরলের অভ্যন্তরীণ ঘর্ষণ কাটিয়ে উঠতে উচ্চ শক্তি খরচের কারণে হাইড্রলিক্সের শক্তি হ্রাস (দক্ষতা হ্রাস)৷
- পাম্পের লোড বৃদ্ধির কারণে মেশিনের প্রাইম মুভার টর্ক বেড়েছে।
- ঘর্ষণ বৃদ্ধির কারণে হাইড্রোলিক তরল তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়।
এইভাবে, সান্দ্রতা সহগের শারীরিক অর্থ গাড়ি, মেশিন এবং সরঞ্জামের উপাদান এবং প্রক্রিয়ার উপর এর প্রভাবের (ইতিবাচক বা নেতিবাচক) মধ্যে নিহিত।
হাইড্রোলিক শক্তির ক্ষয়
কর্মরত তরলের কম সান্দ্রতা (কম ঘনত্বের তেল) নিম্নলিখিত নেতিবাচক ঘটনার দিকে পরিচালিত করে:
- অভ্যন্তরীণ ফুটো বৃদ্ধির ফলে পাম্পের ভলিউম্যাট্রিক দক্ষতা হ্রাস।
- পুরো হাইড্রোলিক সিস্টেমের হাইড্রোলিক উপাদানগুলিতে অভ্যন্তরীণ ফুটো বৃদ্ধি - পাম্প, ভালভ, হাইড্রোলিক ডিস্ট্রিবিউটর, হাইড্রোলিক মোটর৷
- পাম্পিং ইউনিটের পরিধান বেড়ে যাওয়া এবং পাম্পের জ্যামিং যন্ত্রাংশের তৈলাক্তকরণের জন্য প্রয়োজনীয় কার্যকারী তরলের অপর্যাপ্ত সান্দ্রতার কারণে।
সংকোচনযোগ্যতা
যেকোন তরল চাপে সংকুচিত হয়। যান্ত্রিক প্রকৌশল হাইড্রলিক্সে ব্যবহৃত তেল এবং কুল্যান্টের বিষয়ে, এটি পরীক্ষামূলকভাবে প্রতিষ্ঠিত হয়েছে যে কম্প্রেশন প্রক্রিয়াটি প্রতি আয়তনে তরলের ভরের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক। খনিজ তেলের জন্য কম্প্রেশন অনুপাত বেশি, পানির জন্য উল্লেখযোগ্যভাবে কম এবং সিন্থেটিক তরলের ক্ষেত্রে অনেক কম।
সরল নিম্নচাপের হাইড্রোলিক সিস্টেমে, তরলের সংকোচনযোগ্যতা প্রাথমিক ভলিউম হ্রাসের উপর নগণ্য প্রভাব ফেলে। কিন্তু উচ্চ হাইড্রোলিক সহ শক্তিশালী মেশিনেচাপ এবং বড় জলবাহী সিলিন্ডার, এই প্রক্রিয়াটি লক্ষণীয়ভাবে নিজেকে প্রকাশ করে। 10.0 MPa (100 বার) চাপে হাইড্রোলিক খনিজ তেলের জন্য, আয়তন 0.7% কমে যায়। একই সময়ে, কম্প্রেশন ভলিউমের পরিবর্তন কিনেমেটিক সান্দ্রতা এবং তেলের প্রকারের দ্বারা সামান্য প্রভাবিত হয়।
উপসংহার
সান্দ্রতা সহগ নির্ধারণ আপনাকে তরল বা গ্যাস, চাপ, তাপমাত্রার সংমিশ্রণে পরিবর্তনগুলি বিবেচনায় নিয়ে বিভিন্ন পরিস্থিতিতে সরঞ্জাম এবং প্রক্রিয়াগুলির পরিচালনার পূর্বাভাস দিতে দেয়। এছাড়াও, এই সূচকগুলির নিয়ন্ত্রণ তেল ও গ্যাস সেক্টর, ইউটিলিটি এবং অন্যান্য শিল্পে প্রাসঙ্গিক৷
